Проектирование контактора постоянного тока (тип КПВ-601). Выбор типа и кинематической схемы аппарата. Построение противодействующей характеристики

коэффициент, учитывающий материал и состояние контактной поверхности [Л2, стр.99].

m - коэффициент формы контактной поверхности, для линейного контакта m=0,6.

За реальное значение сопротивления контактов принимаем среднее значение переходного сопротивления контактов, полученное разными способами:

Ом.

5.11. Расчёт падения напряжения в переходном сопротивлении контактов:

=50·=0.0185 В

5.12.Расчёт температуры контактной площадки:

⁰К

А – число Лоренца (В/⁰C);

n=2 - линейный контакт;

H_B – твердость материала по Бринеллю, по табл. 5-3 [Л2] для твердой кадмиевой  меди равна 1,1·10⁸кгс/м²;

- удельная теплопроводность контакта: Вт/(см·⁰C);

 - температура тела контакта, ⁰К;

F_k= кгс - усилие нажатия на контакт.

5.13. Расчёт превышения температуры контактной площадки:

⁰С

Данное превышение меньше соответствующего полученному в п.5. 11 значению падения напряжения U_{k .}

5.14. Температура в точке контакта должна быть меньше температуры рекристаллизации материала контакта:

Где  - температура рекристаллизации меди.

5.15. Расчёт допустимого объема износа подвижного контакта:

V_п = 1,2··b_k²=1.2·2·10^-3·(6,7·10^-3 )²= 1.08·10^-7 м³

где 2·10^-3 м – провал контактов;

b_к=6,7·10^-3 м - ширина пластины;

5.16. Расчёт допустимого объема износа неподвижного контакта:

V_н = ·b_k²=2·10^-3·(6,7·10^-3 )²= 0,9·10^-7 м³

 

5.17. Расчёт общего объема износа контактов:

= V_н + V_п =1,08·10^-7+0,9·10^-7 =1,98·10^-7  м³

 

5.18. Расчёт износостойкости контактов (число циклов срабатывания):

, - удельный массовый износ при размыкании и замыкании контактов, кг/А²;

γ – плотность материала контактных пластин,

γ=8,9·10³ кг/м³(для меди кадмиевой твердотянутой);

 - коэффициент неравномерности износа, примем = 2

0.7·10^-3 кг/А² - коэффициент износа при размыкании [Л2, рис.5 -14];

0,2·10^-3 кг/А² - коэффициент износа при замыкании [Л2, рис.5 -11];

 - кратность пускового тока включаемого двигателя.

5.19. Выбор провала контактов :

Для тока от 10  до 160 А мм, примем 2·10^-3 м.

5.20. Раствор контактов определяется по напряжению на контактах, роду отключаемого тока, характеру коммутируемой цепи.

Примем 12·10^-3 м.

6. Расчет контактной и возвратной пружин

Принятые обозначения:

 - длина пружины в свободном состоянии;

 - длина пружины в начальном сжатом состоянии – соответствует начальному усилию F_H;

 - длина пружины в конечном сжатом состоянии – соответствует конечному усилию F_К;

 - длина пружины в предельно сжатом состоянии при посадке витков – соответствует усилию F_СЖ;

 - диаметр пружины между осями витков;

 - диаметр проволоки пружины;

Наружный диаметр пружины ;

 - шаг пружины в свободном состоянии;

 - начальное сжатие пружины;

 - ход пружины в рабочем состоянии.

    

 - число рабочих витков;

 - полное число витков пружины;

 - выбирается кратным 0,5;

 - напряжение сдвига кручения;

- предельно допустимое напряжение кручения;

 - индекс пружины

Жесткость пружины или ;

 - модуль упругости пружинной стали;

F_H – начальное нажатие пружины;

F_К – конечное нажатие пружины.

В дальнейших расчетах при необходимости все величины, относящиеся к контактной пружине, будем обозначать дополнительным индексом «к», а величины возвратной пружины – индексом «в».

Расчет контактной пружины

Исходными величинами для расчета контактной пружины являются

 0,3432 кгс – начальное нажатие контакта;

 0,572 кгс - конечное усилие нажатия на контакт, полученное из расчета контактов с учетом обеспечения допустимого падения напряжения в контактах и отсутствия сваривания;

Ход контактной пружины Х  определяется провалом контактов2·10^-3 м.     

6.1.Приведение нажатий на контакт и провала к точке действия контактной пружины:

 кгс;

Конечное усилие контакта, приведенное к точке действия контактной пружины:

 кгс;

Провал контактов, приведенный к точке действия контактной пружины - ход пружины:

м.

Из конструктивных соображений задаёмся значениями "c" и "d":

с=7,             d=0.5·10^-3м

6.2. Расчёт коэффициента формы k:

6.3. Выбор марки пружинной стали, определение напряжения кручения, которое должно быть меньше допустимого:

Сталь65      Па (Н/м²)

6.4. Определение  диаметра проволоки:

м

Примем d=1·10^-3 м

6.5. Расчёт диаметра пружины между осями витков :

7·0.4·10^-3=7·10^-3 м

6.6. Расчёт полного рабочего сжатия пружины:

м

6.7. Расчёт числа рабочих витков:

где G=8·10⁹ кгс/м² - модуль упругости пружинной стали [Л2, табл.22-5]

Округлим число рабочих витков до n=3

6.8. Расчёт полного числа витков пружины

 - число опорных витков.      

6.9. Расчёт шага пружины :

м

6.10. Расчёт длины пружины при полностью сжатых витках:

м

6.11.Расчёт длины пружины в свободном состоянии:

м

6.12.Находим отношение < 3  -  гильза не нужна.

6.13.Расчёт хода пружины:

м

Расчёт усилия пружины в полностью сжатом состоянии:

1.92кгс

6.14.Проверка пружины на прочность:

< 800·10⁶ Па

Условие прочности пружины выполняется.

6.15.Расчётсжатия пружины, необходимого для создания конечного усилия:

м

6.16.Расчёт начального сжатия пружины:

м

6.17.Расчёт начального усилия нажатия, создаваемого пружиной:

 кгс

6.18. Расчёт жёсткости контактной пружины:

кгс/м

Расчёт возвратной пружины

6.19.Приведение усилий контактной пружины к оси сердечника:

кгскгс

6.20.Предварительныйрасчёт приведённых к оси сердечника усилий возвратной пружины:

кгс:

 кгс;

6.21.Приведение к точке действия возвратной пружины её предварительных приведенных усилий:

кгс

кгс

6.22. Ход возвратной пружины определяется суммой раствора и провала главных контактов:

м

6.23. Считаем возвратную пружину. При ее расчете необходимо сохранить значениекгс, а величина конечного нажатия возвратной пружины кгс не должна выходить за пределы (1,2 - 1,4)·

6.23.1Из конструктивных соображений задаёмся значениями "c" и "d":

с=20,           d=0.4·10^-3м

6.23.2. Расчёт коэффициента формы k:

(4·20+2)/(4·20-3)=1,065

6.23.3. Выбор марки пружинной стали, определение напряжения кручения, которое должно быть меньше допустимого:

Сталь70      Па (Н/м²)

6.23.4. Определение  диаметра проволоки:

0,4485·10^{-3 м;}

Примем d=05·10^-3 м;

6.23.5.Расчёт диаметра пружины между осями витков :

20·0,5·10^-3=10·10^-3 м

6.23.6.Расчёт полного рабочего сжатия пружины:

м

6.23.7.Расчёт числа рабочих витков:

15.918

где G=5·10⁹ кгс/м² - модуль упругости пружинной стали [Л2, табл